الحلقات الخزفية لموصلات الألياف البصرية

الحلقات الخزفية هي عناصر أساسية في موصلات الألياف البصرية. فهي تحمي وتحاذي أطراف الألياف لتقليل خسائر الإدخال/الإرجاع.

تُستخدم تقنية قولبة حقن السيراميك (CIM) لتلبية متطلبات الدقة العالية. يتم تحبيب المواد الخام لمسحوق النانو زركونيا المحبب ثم حقنها في قالب للتلبيد، مع تشكيل الفراغ المنتج بدقة بعد ذلك من أجل تلبية معايير الأداء الصارمة.

المواد

يُعد الطويق الخزفي عنصرًا لا غنى عنه لضمان جودة وأداء وصلات الألياف الضوئية، بدءًا من نقل البيانات عالية السرعة وتطبيقات الاتصالات وانتهاءً بإنهاء الألياف الضوئية باستخدام الزركونيا كمادة لها. تعتبر دقة أبعاد هذا المكون ذات أهمية كبيرة من أجل منع فقدان نقل الطاقة أثناء عمليات نقل البيانات.

تلعب إجراءات التلميع دورًا رئيسيًا في ضمان جودة الحلقات الخزفية. يجب أن تتماشى نهايتها بشكل مثالي مع طرف الألياف الضوئية من أجل إحكام الإغلاق وتقليل فقدان الإدخال وتقليل الانعكاس الخلفي. تستخدم شركة Ilsintech إجراءات صقل دقيقة مع أدوات فحص متعددة من أجل إنتاج حلقات السيراميك التي تلبي المعايير الصارمة لتركيز المركز ودقة الأبعاد.

يتم طحن الزركونيا النانوية المطحونة والمثبتة بالإيتريوم في عجينة ثم يتم حقنها في قالب حقن لتلبيدها في درجات حرارة عالية لتشكيل الطويق الخزفي. بعد تلبيدها في درجات حرارة عالية، تخضع للتلميع لإزالة علامات التصنيع والخدوش والخدوش وكذلك القياس لتصنيف قطر تجويفها إلى "درجات" مختلفة. يعد اختيار الدرجة المناسبة من السيراميك لأي استخدام معين أمرًا بالغ الأهمية لنجاح أدائه.

عملية التصنيع

الحلقات الخزفية هي عناصر أساسية في موصلات الألياف الضوئية. فهي تثبت طرف الألياف الضوئية في مكانها مع محاذاة الطرف بدقة مع مقبس الموصل - وبدونها قد تضيع الطاقة أثناء الإرسال.

الحلقات الخزفية لها العديد من التطبيقات نظرًا لقوتها ومتانتها ومقاومتها للبيئات القاسية. وتوفر الموصلات البصرية التي تستخدم الحلقات الخزفية فقدان إدخال منخفض مع خصائص كهربائية ممتازة مع زيادة مقاومة التآكل وثبات الأبعاد.

حتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان يتم إنتاج معظم الحلقات الخزفية من خلال التشكيل بالبثق. وكان ذلك يتطلب بثق المواد الخام إلى شكل أكبر قبل القطع والصقل وحفر الثقوب للوصول إلى الأبعاد النهائية - الأمر الذي كان يتطلب ساعات طويلة من الجهد الشاق ويزيد من التكلفة بشكل كبير.

طوّر مهندسو شركة أدامانت ناميكي تقنية القولبة بالحقن التي تلغي الحاجة إلى الحفر. تعتمد شركة Ilsintech الآن على تقنية الإنتاج المتقدمة هذه.

تبدأ عملية القولبة بالحقن بمواد خام من مسحوق الزركونيا النانوي الزركونيوم المستقر والمُعالج خصيصًا والتي يتم تحبيبها وحقنها في قالب خاص، قبل تلبيدها في درجة حرارة عالية لتشكيل طويق سيراميك فارغ. وبعد ذلك يسمح الطحن الدقيق للفراغ بتحقيق دقة معالجة دون الميكرون للحصول على صلابة ممتازة وتفاوت في الأبعاد.

الأداء

تُعد الحلقات الخزفية عناصر أساسية في موصلات الألياف الضوئية. ويتمثل دورها الأساسي في دعم وتأمين الموصلات لتحقيق أقصى قدر من الأداء والاستقرار لأجهزة الاتصالات، وتمكين المحاذاة الدقيقة بين الأوجه الطرفية للألياف الضوئية من أجل نقل المعلومات بدقة؛ وتضمن الحلقات الخزفية المصنوعة من الزركونيا عالية الجودة والمصنعة وفقًا لمعايير دقيقة وصارمة أقصى قدر من الأداء.

يجب أن يتوافق قطر تجويف الطويق تمامًا مع قطر تجويف القلب البصري لتحقيق أقصى قدر من الأداء، وحتى الاختلافات الصغيرة في هذا التفاوت يمكن أن يكون لها تداعيات خطيرة على أداء التوصيل. يمكن أن تؤدي أي فجوات أو عدم تطابق بين الواجهات الطرفية إلى فقدان الإدخال مما يقلل من قدرة نقل الضوء.

تستخدم Kyocera العديد من تقنيات المعالجة الدقيقة والرقصات عند إنتاج حلقات سيراميك الزركونيا لموصلات LC/FC، وتستخدمها لإنتاج منتجات عالية الجودة ذات تركيز عالٍ على كلا الطرفين بالإضافة إلى أبعاد القطر الداخلي/الخارجي التي تكمل تمامًا أقطار القلب البصري. وهذا يضمن أن الطويق يتمتع بأقصى قدر من التوافق مع القلب البصري.

ومن الاعتبارات الرئيسية الأخرى تحقيق المطابقة الجانبية بين الواجهات الطرفية للطويق الخزفي والقلب البصري، ويتم تحقيق ذلك من خلال طحن الوجه النهائي له، مما يخلق شطبة 8 درجات على سطحه النهائي لتحسين الاتصال المادي بين الألياف البصرية وكسوتها.

التطبيقات

تستخدم الألياف الضوئية الألياف الضوئية الرقيقة للغاية لنقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة عبر مسافات طويلة. تُستخدم الحلقات الخزفية لتوصيل هذه الألياف معًا بشكل صحيح - أي عدم تطابق يمكن أن يؤدي إلى فقدان البيانات!

في الآونة الأخيرة، كانت معظم الحلقات الخزفية مصنوعة من الألومينا. ولكن في الآونة الأخيرة، أنتجت التكنولوجيا الجديدة سيراميكًا بمعايير أداء أعلى بكثير؛ وتحديدًا سيراميك زركونيا الذي يوفر صلابة أقل من فيكر وصلابة كسر KIC مقارنةً بالألومينا مع توفير قوة ممتازة واستقرار حراري ممتاز. بالإضافة إلى أن هذه السيراميك الأكثر ليونة يتم صقلها بشكل أسهل بكثير مما يسمح بتزاوج أفضل للألياف الضوئية مع الطويق.

تأتي حلقات سيراميك زركونيا في أنماط مختلفة لتناسب أنواع الموصلات المختلفة. وهي توفر فقدان إدخال منخفض، وانعكاس خلفي منخفض ومتانة فائقة على التزاوج المتكرر مع توفير تصميمات مستدقة سلسة لتوجيه الألياف الضوئية إليها دون خدش أطرافها.

يجب أن تفي عمليات تصنيع الحلقات الخزفية بمعايير التركيز الصارمة لتجنب فقدان الإشارة، لأن أقطارها الداخلية تتطلب دقة التصنيع. إذا لم يتم استيفاء هذه الدقة، يمكن أن تتكون فجوة هوائية بين الحلقات الخزفية مما يؤدي إلى تدهور الإشارة.